CN107742767B - 基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，旨在保证鳍线型正交模耦合器相对工作带宽的同时，减小其器件尺寸并提高其工作频带内的回波损耗特性。整体结构包括水平波导和垂直波导构成的三端口T型波导结构，以及在该波导结构的T型腔体内并排固定的金属脊片和阻抗吸收片；所述水平波导由水平方波导段、水平阶梯波导段和水平矩形波导段依次级联而成；所述垂直波导由垂直阶梯波导段和垂直矩形波导段上下级联而成；所述金属脊片由水平金属脊片和垂直金属脊片两部分组成，该两部分金属脊片上设置有相互贯通的台阶状缝隙，用于耦合水平方波导段中的垂直极化电磁波进入垂直波导，并实现小型化。

Description

基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器

技术领域

本发明属于天线馈电结构中的耦合器技术领域，涉及一种鳍线型正交模耦合器，具体涉及一种基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，可用于通信、遥感和射电天文等领域所需的宽带接收机系统。

背景技术

在微波系统中，往往需将一路微波功率按比例分成几路，实现这一功能的元件称被称为耦合器。正交模耦合器(OMT，Ortho-Mode Transducer)广泛应用于双极化天线馈电网络，天线双极化的形成正是依赖于正交模耦合器，其性能优劣直接影响整个系统的通信质量。OMT一般只表现为三个物理端口，在电气上是四端口器件，其中公共端口同时支持两个正交模式的传输，而其他两个端口则分别支持正交模式中的一个进行传输，且端口之间具有极高的极化鉴别度。OMT可以实现相同频段内正交模式的分离或组合，使得两个极化通道在同频段内同时工作，从而增加通信系统的通信容量。

常用的OMT分为微带形式和波导形式，其中波导形式主要有四脊型、非对称T型、十字转门型、隔板-分支合成型、双脊过渡-分支合成型、鳍线型等。其中四脊型OMT采用四脊渐变段结构，该结构虽然具有超宽的工作频带，但是其工作频带内的回波损耗特性一般只能保证大于10dB，因而不被要求较高的系统所采用；非对称T型OMT采用的是T型波导腔结构，具有加工装配简单的优点，但是由于其工作频带较窄，故不被宽带系统所采用；十字转门型OMT采用主腔体四路正交等分结构，之后对称的两路组合输出一个极化；隔板-分支合成型OMT可以看做是十字转门型OMT的变形，将其中两路通道改为用金属隔片分开后进行合并输出的形式，并在极化正交的两路分支口处加入金属柱提高隔离度；而双脊过渡-分支合成型OMT则是隔板-分支合成型OMT的改进形式，采用渐变双脊结构代替金属隔片以及金属柱实现各极化的能量等分。十字转门型、隔板-分支合成型和双脊过渡-分支合成型OMT均具有超宽带工作特性，一般能达到40％以上的相对工作带宽，且带内回波损耗通常能保证大于20dB，同时还具有两单模端口间隔离度高、器件插入损耗小的优点，因此该三种OMT目前已被广泛应用于各领域的宽带微波接收机系统，而它们缺点主要表现为器件结构复杂，通常需要分成3到4块实体进行加工，因而加工、装配误差较大；鳍线型OMT在非对称T型OMT拓扑结构的基础上加入开缝金属脊片形成双脊波导结构，并采用阻抗吸收片吸收渐变双脊产生的高次模能量，其具有超宽带工作、结构简单、隔离度高的优点。鳍线型OMT的缺点主要表现为两方面，首先由于其带内回波损耗特性一般与双脊过渡段的长度有关，而为了达到工作频带内不小于15dB的回波损耗特性，会使得整体的器件尺寸较大；其次由于其中加入了阻抗吸收片，使得器件的插入损耗变大。因此，在上世纪末鳍线型OMT在微波领域几乎已经被十字转门型OMT、隔板-分支合成型OMT、双脊过渡-分支合成型OMT等形式所替代。

近年来，随着通信、遥感和射电天文领域的不断发展,对宽带接收机系统的工作带宽和工作频率的需求呈现不断上升趋势，为了满足相关需求，需要对接收机系统中OMT的工作带宽进行扩展并优化高频段OMT的加工装配程序。以射电天文应用为例，为实现分子谱线巡天、高红移CO谱线观测等用途，系统需要实现覆盖30GHz-50GHz频段，其相对工作带宽为50％，同时为了得到较高的系统性能，需要OMT在带内实现不小于20dB的回波损耗。而随着工作频率的不断升高，器件的尺寸越来越小，复杂的结构会使得加工、装配的难度不断增加。特别是在毫米波、太赫兹频段，十字转门型OMT、隔板-分支合成型OMT、双脊过渡-分支合成型OMT等形式由于结构比较复杂，加工和装配精度已经越来越难以满足要求。同时，由于波导器件采用的是有限电导率的金属作为主体材料，随着频率升高，单位长度的波导引入的衰减也在不断增加，故高频段OMT器件的插入损耗因此也在不断变大，该三种形式OMT对比鳍线型OMT在插入损耗特性方面的优势也变得不那么巨大。因此，在毫米波、太赫兹频段应用中，鳍线型OMT将以加工装配简单的优势脱颖而出。

传统的鳍线型正交模耦合器，对于极化分离的情况一般有，公共端口的水平极化模式首先被金属脊片等分为两路，经过金属脊片后再合成由直通矩形波导输出；公共端口的垂直极化模式则由双脊波导结构转换为鳍线模式，经转弯后在侧臂中再次经由双脊波导结构变换回波导模式后由侧臂矩形波导输出。一般地有，金属脊片中的缝隙采用的是直线渐变或者指数渐变形式，其直通臂双脊渐变段长度和侧臂双脊渐变段长度分别不小于4倍和1.3倍的最大工作波长，并实现在50％的相对工作带宽内保持回波损耗大于15dB的工作特性。

通过将双脊渐变段长度进一步加长，鳍线型OMT可以实现频带内更大的回波损耗特性，其作用原理可以解释为：在波导中，双脊渐变段可以理解为无数多个小台阶的级联，每对小台阶处均会产生反射波，而这些反射波回到输入端口时彼此会以一定的相位差叠加起来。当反射波很多，且每个反射波的振幅很小时，总是会产生反射波彼此抵消或者部分抵消现象，因而能使得总反射波可以在较宽的频带范围内保持相对较小的值。然而，通过增加渐变段长度来获取更大的带内回波损耗性能的同时，器件尺寸将急剧增大，其带来的弊端为一方面不利于系统集成，另一方面也会因为波导长度增加而引起器件插入损耗变大。

Jun Takeuchi于2010年在《Microwave Conference Proceedings》发表了会议论文“10-Gbit/s bi-directional and 20-Gbit/s uni-directional data transmissionover a 120-GHz-band wireless link using a finline ortho-mode transducer”，作者在传统鳍线型OMT的基础上，通过将双脊过渡段的长度缩短到最大工作波长的一半来抑制高次模的产生，从而可以去掉阻抗吸收片结构来减小器件插入损耗，并实现器件小型化，但这样做的同时也牺牲了相对工作带宽及其带内回波损耗特性。最终结果显示，该鳍线型OMT只能在16％的工作带宽内保证大于10dB的回波损耗特性。

就现有的技术来说，鳍线型OMT在器件尺寸、带内回波损耗特性以及相对工作带宽三方面依然不能完全兼顾。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提出了一种基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，旨在保证鳍线型正交模耦合器相对工作带宽的同时，减小其器件尺寸并提高其工作频带内的回波损耗特性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，包括波导主体，所述波导主体，采用由水平波导1和垂直波导2构成的三端口T型波导结构，在该波导结构的T型腔体内并排固定有金属脊片3和阻抗吸收片4；所述水平波导1由水平方波导段11、水平阶梯波导段12和水平矩形波导段13依次级联而成；所述垂直波导2由垂直阶梯波导段21和垂直矩形波导段22上下级联而成；所述水平矩形波导段13和垂直矩形波导段22腔体的横截面口径尺寸相同；所述金属脊片3由水平金属脊片31和垂直金属脊片32两部分组成，该两部分金属脊片31，32上设置有相互贯通的台阶状缝隙，用于耦合水平方波导段11中的垂直极化电磁波进入垂直波导2，并实现小型化。

上述基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，所述水平阶梯波导段12，采用四节阻抗变换器结构。

上述基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，所述水平矩形波导段13，其腔体横截面的长边尺寸为短边的2倍。

上述基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，所述垂直阶梯波导段21，其腔体上端与水平方波导段11的腔体贯通，且贯通点偏向水平阶梯波导段12一侧。

上述基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，所述垂直阶梯波导段21，采用二节阻抗变换器结构。

上述基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，所述垂直矩形波导段22，其腔体横截面的长边尺寸为短边的2倍。

上述基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，所述阻抗吸收片4，采用每平方厘米阻抗值为50Ω≤R≤500Ω的ITO导电玻璃材料，其与金属脊片3并排固定在波导结构的T型腔体内的位置，位于T型腔体的纵向中心截面上。

上述基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，所述水平金属脊片31，其上设置的台阶状缝隙，位于外轮廓为矩形的金属贴片的纵向中心轴线上，台阶数为N₁，且3≤N₁≤9，各台阶关于金属贴片的纵向中心轴线镜像对称，金属贴片的宽度与水平方波导段11腔体横截面的尺寸相等。

上述基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，所述垂直金属脊片32，其轮廓外围与垂直阶梯波导段21以及垂直矩形波导段22的波导腔体贴合，垂直金属脊片32上设置的台阶状缝隙，位于该金属贴片的纵向中心轴线上，台阶数为N₂，且2≤N₂≤8，各台阶关于金属贴片的纵向中心轴线镜像对称。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明中的水平金属脊片和垂直金属脊片均采用了多级双脊台阶状缝隙结构，每一级台阶长度约为中心频率对应波长的四分之一，在水平金属脊片和垂直金属脊片上分别使用了6级和5级台阶状缝隙来实现阻抗匹配，使得水平双脊过渡段和垂直双脊过渡段的长度分别为1.35倍和0.9倍的最大工作波长，与传统鳍线型OMT中4倍最大工作波长长度的水平双脊过渡段以及1.3倍最大工作波长长度的垂直双脊过渡段相比，在两个维度上均有大幅度的尺寸减缩，从而使得器件整体结构更加紧凑。同时，由于波导采用的是有限电导率材料，故波导长度的减缩可以减小因波导损耗而引入的器件插入损耗。

2、本发明中的水平金属脊片和垂直金属脊片均采用了多级双脊台阶状缝隙结构，金属脊片与T型波导腔相互作用可以形成双脊波导结构，从而我们能够根据各级双脊台阶段对应的特性阻抗，将其进行准切比雪夫综合，即采用基于小反射的切比雪夫阻抗变换理论将其设计成切比雪夫阻抗变换器，理论上可以实现在保证带内最小回波损耗特性的同时，实现最宽的带宽，随后结合全波仿真软件联合调试，使得最终得到的鳍线型OMT结构在接近50％的相对工作带宽内具有大于20dB的回波损耗特性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中水平波导在xoy面和yoz面的剖面图；

图3是图1中垂直波导的结构示意图；

图4是图1中金属脊片和阻抗吸收片的yoz面剖面图；

图5是本发明实施例1的参数曲线图；

图6是本发明实施例1的插入损耗曲线图；

图7是本发明实施例1的隔离度曲线图；

图8是本发明实施例1的交叉极化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步描述：

实施例1

参照图1，基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器,包括波导主体，所述波导主体，采用由水平波导1和垂直波导2互相垂直构成的三端口T型波导结构，其中水平波导1的xoy面剖面图如图2(a)所示，水平波导1的xoz面剖面图如图2(b)所示，垂直波导2的结构示意图如图3所示，该T型波导结构关于yoz面对称，在该波导结构的yoz对称面上紧挨着安装有厚度均为0.4mm的金属脊片3和阻抗吸收片4，所述金属脊片3由水平金属脊片31和垂直金属脊片32两部分组成，其中水平金属脊片31和阻抗吸收片4和垂直金属脊片32的yoz面剖面图如图4所示。

所述水平波导1由水平方波导段11、水平阶梯波导段12和水平矩形波导段13依次级联而成，以上各波导段的中心轴线互相重合，且各波导段横截面在z轴方向上的长度一致，从水平方波导段11到水平矩形波导段13，各波导段的横截面在x轴方向上长度不断减小，这是为了实现水平极化从水平矩形波导段13的匹配输出；所述垂直波导2的上端口面形状为矩形，与水平波导1的底面中心相连接，该矩形连接口面形成耦合窗结构，且耦合窗的一条边与水平阶梯波导12的底面侧边重合，由垂直阶梯波导段21和垂直矩形波导段22上下级联而成，两波导段的中心轴线互相重合，因为较小的耦合窗结构对水平波导1中的水平极化影响相对小，故垂直阶梯波导段21的起始横截面尺寸较小，且从上到下各级阶梯的横截面在x轴和y轴方向上长度均不断增加，这是为了实现垂直波导中垂直极化从垂直矩形波导段22的匹配输出。

所述金属脊片3由水平金属脊片31和垂直金属脊片32两部分组成，该两部分金属脊片上设置有相互贯通的台阶状缝隙，通过金属脊片3与T型波导腔相结合可以形成脊波导结构，水平方波导段11中的垂直极化经过该脊波导结构耦合进入垂直波导2，最终由垂直矩形波导段22输出，由于波导中加入的不连续结构激励起了部分的高次模，故在金属脊片3的y轴正向紧挨着放置了阻抗吸收片4，用于吸收高次模能量。

参照图2(a)，水平方波导段11的长度为36.73mm，且横截面口径为正方形，边长为5.69mm；水平阶梯波导段12采用了四节阻抗变换器结构，具体为采用关于yoz面对称的四级矩形阶梯波导，其台阶间距仅在x轴方向上变化，各级台阶间距沿着y轴正方向不断变小，且各级台阶的长度和间距依次分别为2.7mm×5.1mm、2.5mm×4.4mm、2.5mm×3.6mm、2.5mm×3mm；水平矩形波导段13的长度为5mm，为BJ400标准矩形波导。

参照图2(b)，水平方波导段11、水平阶梯波导段12、水平矩形波导段13的横截面在z轴方向上的高度均为5.69mm。

参照图3，垂直阶梯波导段21采用了二节阻抗变换器结构，具体为采用关于yoz面对称的二级矩形阶梯波导，各级阶梯波导腔体横截面形状为矩形，各级台阶横截面的长边、宽边以及各级台阶的长度分别为5mm×1.15mm×2.1mm、5.2mm×1.6mm×1.9mm；垂直矩形波导段22的长度为10.1mm，为BJ400标准矩形波导。

参照图4，阻抗吸收片4的长宽尺寸为5.69mm×5mm，其采用每平方厘米阻抗值为R＝350Ω的ITO导电玻璃材料；水平金属脊片31上设置了水平台阶状缝隙，位于外轮廓为矩形的金属贴片的纵向中心轴线上，其外轮廓尺寸为16.96mm×5.69mm，缝隙上的台阶数为6级，过少的台阶数将导致工作频带内的回波损耗特性过低，而过多的台阶数在回波损耗特性上没有明显的进一步提升，但不利于器件的小型化，各台阶关于金属贴片的纵向中心轴线镜像对称，台阶长度和间距沿着y轴负方向依次分别为2.56mm×4.99mm、2.26mm×3.43mm、2.02mm×1.67mm、2.4mm×0.66mm、2.3mm×0.34mm、2mm×0.22mm，水平台阶状缝隙末端平滑连接有90度圆弧缝隙，所对应的外半径为3.1mm，内半径为2.9mm，圆弧另一端与垂直金属脊片32的缝隙平滑连接；垂直金属脊片32的轮廓外围与垂直阶梯波导段21以及垂直矩形波导段22的波导腔体贴合，金属脊片32上所开的缝隙为平滑连接的一段过渡直线缝隙以及垂直台阶状缝隙，均位于该金属贴片的纵向中心轴线上，过渡直线缝隙的长度为2.1mm，缝宽为0.2mm，垂直台阶状缝隙的台阶数为5级，各台阶关于金属贴片的纵向中心轴线镜像对称，各台阶长度和间距沿着z轴负方向依次分别为1.9mm×0.28mm、1.8mm×0.65mm、1.7mm×1.38mm、1.7mm×2mm、1.9mm×2.54mm。开缝金属脊片与T型波导腔组成了双脊波导结构，采用多级台阶缝隙结构代替传统的渐变缝隙结构，可以提升器件的回波损耗特性，且在设计上具有更大的灵活性。这里可以理解为通过控制各级台阶的长度和间距，可以合理控制各个台阶的反射波回到主端口处的幅度和相位，进而相干叠加出最理想的效果。与传统双脊渐变段产生的回波在主端口处的随机叠加模式相比，以上技术手段具有明显的先进性。

实施例2，本实施例的结构与实施例1相同，仅对阻抗吸收片每平方厘米阻抗值R、水平金属脊片31上的台阶状缝隙级数N₁和各台阶参数以及垂直金属脊片32上的台阶状缝隙级数N₂和各台阶参数作了调整：

阻抗吸收片4采用每平方厘米阻抗值为R＝50Ω的ITO导电玻璃材料；水平金属脊片31中，缝隙上的台阶数为3级，各台阶关于金属贴片的纵向中心轴线镜像对称，台阶长度和间距沿着y轴负方向依次分别为2.56mm×4.5mm、2.26mm×2mm、2.02mm×0.5mm；垂直金属脊片32中，缝隙上的台阶数为2级，各台阶关于金属贴片的纵向中心轴线镜像对称，台阶长度和间距沿着z轴负方向依次分别为1.9mm×0.6mm、1.8mm×1.8mm。

实施例3，本实施例的结构与实施例1相同，仅对阻抗吸收片每平方厘米阻抗值R、水平金属脊片31上的台阶状缝隙级数N₁和各台阶参数以及垂直金属脊片32上的台阶状缝隙级数N₂和各台阶参数作了调整：

阻抗吸收片4采用每平方厘米阻抗值为R＝500Ω的ITO导电玻璃材料；水平金属脊片31中，缝隙上的台阶数为9级，各台阶关于金属贴片的纵向中心轴线镜像对称，台阶长度和间距沿着y轴负方向依次分别为2.56mm×5mm、2.26mm×4.2mm、2.02mm×3.5mm、2.02mm×2.75mm、2.02mm×2.1mm、2.02mm×1.5mm、2.02mm×1mm、2.02mm×0.6mm、2.02mm×0.25mm；垂直金属脊片32中，缝隙上的台阶数为8级，各台阶关于金属贴片的纵向中心轴线镜像对称，台阶长度和间距沿着z轴负方向依次分别为1.9mm×0.25mm、1.8mm×0.5mm、1.8mm×0.8mm、1.8mm×1.2mm、1.8mm×1.5mm、1.8mm×1.8mm、1.8mm 2.1mm、1.8mm 2.5mm。

以下通过仿真实验，对本发明的技术效果作进一步说明：

1、仿真条件和内容：

1.1利用商业仿真软件HFSS_15.0对上述实施例1的S₁₁参数进行了仿真计算，结果如图5所示。

1.2利用商业仿真软件HFSS_15.0对上述实施例1的插入损耗曲线进行了仿真计算，结果如图6所示。

1.3利用商业仿真软件HFSS_15.0对上述实施例1的隔离度曲线进行了仿真计算，结果如图7所示。

1.4利用商业仿真软件HFSS_15.0对上述实施例1的交叉极化曲线进行了仿真计算，结果如图8所示。

2、仿真结果分析：

参照图5，以S₁₁≤-20dB为标准，实施例1中双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器的工作频段为30.2GHz～50GHz，相对带宽为49.4％。一般地有，回波损耗RL＝-S₁₁，故可以认为本发明提出的新型鳍线型OMT在49.4％的相对带宽内实现了回波损耗大于20dB的工作特性。

参照图6，实施例1中双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器的垂直极化插入损耗小于0.69dB，水平极化插入损耗小于1.15dB，其中大部分频段插入损耗小于1dB。

参照图7，实施例1中双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器的输入端口隔离度大于67dB，表现出较高的隔离特性。

参照图8，实施例1中双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器的输出端口交叉极化小于-70dB，表现出了较好的交叉极化特性。

以上仿真结果说明，本发明提出的鳍线型正交模耦合器在接近50％的相对带宽内表现出了大于20dB的回波损耗特性，同时水平双脊过渡段和垂直双脊过渡段的长度分别实现了1.35倍和0.9倍的最大工作波长长度。相较于传统鳍线型OMT中大于15dB的回波损耗特性、4倍最大工作波长长度的水平双脊过渡段以及1.3倍最大工作波长长度的垂直双脊过渡段以及相比，不仅在两个维度上均有大幅度的尺寸减缩，使得器件整体结构更加紧凑，同时还在保证相对工作带宽的前提条件下，改善了工作频带内的回波损耗特性。

以上描述仅是本发明的三个实施例，不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，其特征在于，包括波导主体，所述波导主体，采用由水平波导(1)和垂直波导(2)构成的三端口T型波导结构，在该波导结构的T型腔体内并排固定有金属脊片(3)和阻抗吸收片(4)；所述水平波导(1)由水平方波导段(11)、水平阶梯波导段(12)和水平矩形波导段(13)依次级联而成；所述垂直波导(2)由垂直阶梯波导段(21)和垂直矩形波导段(22)上下级联而成；所述水平矩形波导段(13)和垂直矩形波导段(22)腔体的横截面口径尺寸相同；所述金属脊片(3)由水平金属脊片(31)和垂直金属脊片(32)两部分组成，该两部分金属脊片(31，32)上设置有相互贯通的台阶状缝隙，用于耦合水平方波导段(11)中的垂直极化电磁波进入垂直波导(2)，并实现小型化。

2.根据权利要求1所述的基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，其特征在于，所述水平阶梯波导段(12)，采用四节阻抗变换器结构。

3.根据权利要求1所述的基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，其特征在于，所述水平矩形波导段(13)，其腔体横截面的长边尺寸为短边的2倍。

4.根据权利要求1所述的基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，其特征在于，所述垂直阶梯波导段(21)，其腔体上端与水平方波导段(11)的腔体贯通，且贯通点偏向水平阶梯波导段(12)一侧。

5.根据权利要求1所述的基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，其特征在于，所述垂直阶梯波导段(21)，采用二节阻抗变换器结构。

6.根据权利要求1所述的基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，其特征在于，所述垂直矩形波导段(22)，其腔体横截面的长边尺寸为短边的2倍。

7.根据权利要求1所述的基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，其特征在于，所述阻抗吸收片(4)，采用每平方厘米阻抗值为50Ω≤R≤500Ω的ITO导电玻璃材料，其与金属脊片(3)并排固定在波导结构的T型腔体内的位置，位于T型腔体的纵向中心截面上。

8.根据权利要求1所述的基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，其特征在于，所述水平金属脊片(31)，其上设置的台阶状缝隙，位于外轮廓为矩形的金属贴片的纵向中心轴线上，台阶数为N₁，且3≤N₁≤9，各台阶关于金属贴片的纵向中心轴线镜像对称，金属贴片的宽度与水平方波导段(11)腔体横截面的尺寸相等。

9.根据权利要求1所述的基于双脊台阶结构的鳍线型正交模耦合器，其特征在于，所述垂直金属脊片(32)，其轮廓外围与垂直阶梯波导段(21)以及垂直矩形波导段(22)的波导腔体贴合，垂直金属脊片(32)上设置的台阶状缝隙，位于该金属贴片的纵向中心轴线上，台阶数为N₂，且2≤N₂≤8，各台阶关于金属贴片的纵向中心轴线镜像对称。